Microbiologie in hapklare porties

Een gistachtig alternatief voor het voeden van astronauten

Written by

Manasvi Verma

Stel je voor dat je aan boord van het International Space Station bent. Het is etenstijd en je hebt honger. Hoe ziet uw maaltijd eruit? Als het 1961 was, toen Yuri Gagarin de eerste persoon werd die in de ruimte at, zou je eten meestal in tubes verschijnen, in pastavorm. Denk aan rundvlees en leverpasta voor het diner en chocoladesaus voor het dessert. Gelukkig hebben de astronauten van vandaag het een stuk beter dan Yuri. Dankzij geavanceerde voedselverwerking en verpakkingstechnologie kunnen astronauten in de ruimte hetzelfde eten als wij op aarde. Denk aan vers fruit, vlees, zuivel, noten, koffie en thee. Klinkt niet slecht, toch?

In termen van verzadiging op korte termijn werkt het huidige systeem geweldig. Maar het is niet zelfvoorzienend en duurzaam. Voedsel moet om de 90 dagen gekoeld of gedroogd aan het ISS worden geleverd. Dit vormt een uitdaging voor langere ruimtevaartondernemingen, zoals een terugkeer naar de maan, een bezoek aan asteroïden of een reis naar Mars. Voor deze langetermijnmissies is een autonoom systeem nodig dat niet afhankelijk is van de initiële lanceerlading en herbevoorrading vanaf de aarde. De auteurs van een recent artikel in Nature Communications onderzoeken een potentieel nieuw systeem dat biotechnologische microben gebruikt om astronauten in de ruimte te voeden!

Wanneer ruimtemissies langer duren, neemt de vraag naar voedsel toe. In plaats van regelmatig voedsel te vervoeren, zou het ideale voedselsysteem voedzame maaltijden op verzoek produceren, met minimale input en een kleinere fysieke voetafdruk. Microben zijn dus een uitstekende kandidaat voor dit systeem, aangezien zij snel groeien met minimale input en genetisch gemodificeerd kunnen worden. Niet alleen dat, maar we consumeren ook al duizenden jaren microben in onze yoghurt, melk en brood. We weten dus dat het veilig is! De auteurs stellen onze favoriete schimmel, Saccharomyces cerevisiae, beter bekend als bakkersgist, als mogelijke kandidaat. Gistcellen zijn zeer voedzaam, bevatten alle essentiële aminozuren die we nodig hebben om te overleven, zijn snelgroeiend en genetisch handelbaar. Dit houdt in dat we gist kunnen aanpassen om in onze behoefte aan ruimtevoedsel te voorzien. Gist heeft bijvoorbeeld niet het vetgehalte dat nodig is voor een gezonde voeding, maar bio-engineering stelt ons in staat dit gehalte aan te passen (figuur 1B).

Dit betekent dat wij gist kunnen aanpassen aan het juiste voedingsprofiel, zodat astronauten een evenwichtig dieet krijgen. Maar bij het eten van voedsel komt meer kijken dan alleen voeding. Als we elke dag hetzelfde bord voedzame brij zouden krijgen, zouden we er moe van worden en het helemaal niet meer willen eten. Menumoeheid is een reëel probleem voor astronauten en door te zorgen voor variatie in smaak, textuur, aroma en kleur kan een gezond dieet worden volgehouden. Hoe kunnen we gist aantrekkelijk maken?

De auteurs stellen voor een verzameling giststammen te ontwikkelen met verschillende texturen, smaken, aroma’s en kleuren. Zo is gist al eerder ontwikkeld om het aroma van frambozen, vanille en vlees te produceren door de chemicaliën die de gist kan produceren te veranderen. Voor de textuur is gist zo gemanipuleerd dat het cellulose, zetmeel, collageen en gelatine kan produceren, die allemaal een ander textuurprofiel hebben. Een aantrekkelijke kleur kan worden verkregen met behulp van pigmentgenen. Zo kunnen carotenoïde genen geel-rode kleuren produceren. Het zal belangrijk zijn meerdere genetische routes tegelijk te manipuleren om de gisten het ideale smaak-, textuur- en kleurprofiel te geven, wat kan worden bereikt met behulp van synthetische chromosomen (figuur 1A).

Stel dat we nu voedsel op basis van gist hebben dat lekker ruikt en er aantrekkelijk uitziet. De laatste vraag is, wat is de consumeerbare vorm? Is het in pastavorm zoals Yuri het kreeg of kan het worden vervaardigd zodat het lijkt op aardevoedsel? De auteurs stellen verder voor 3D-printtechnologieën te gebruiken om het uiterlijk van groenten of vlees na te bootsen of om nieuwe soorten voedselproducten te maken (figuur 1D). Als het huidige voedselsysteem in de ruimte op deze manier opnieuw wordt bedacht, zou dat een duurzaam, zeer aanpasbaar en zelfvoorzienend voedselproductiesysteem mogelijk maken dat astronauten aanspreekt, hen gezond houdt en de schade die de aarde ondervindt van de toegenomen landbouwdruk tot een minimum beperkt.